兒童反鎖汽車內(nèi)報警器的設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 兒童反鎖汽車內(nèi)報警器的設(shè)計 課題類型: 設(shè)計 實驗研究o 論文o 學(xué)生姓名: 馬明明 學(xué) 號: 3 專業(yè)班級: 電子信息工程2122班 學(xué) 院: 信息工程系 指導(dǎo)教師: 郎璐紅 提交時間： 2016年4月24日 兒童反鎖汽車內(nèi)報警器的設(shè)計摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶。我們在享受汽車帶來方便的同時不能忽略了汽車存在的一些安全問題。近些年來，由于一些駕駛員的粗心，下車后會把兒童長時間遺忘在車內(nèi)，對孩子的身心造成傷害。本課題用AT89C51單片機(jī)作為主要控制芯片，當(dāng)駕駛員下車車門鎖死后，應(yīng)用被動紅外探測器自動檢測是否有兒童在車內(nèi)，如

2、果車內(nèi)有兒童，則利用無線通信模塊發(fā)送報警信號給駕駛員。在設(shè)計本課題的時候，我覺得AT89C51單片機(jī)雖然是最基礎(chǔ)的單片機(jī)，但是它的功能也很強(qiáng)大，基本的實現(xiàn)了要完成的工作。被動式紅外探測器是根據(jù)人體有恒定的體溫，與周圍環(huán)境溫度存在差別，這種差別的變化通過菲涅爾透鏡被熱釋電傳感器檢測到，從而輸出報警信號。被動式紅外探測器多用在家庭防盜等方面。該設(shè)計主要由傳感器模塊、控制電路模塊以及無線通信模塊三部分組成。本設(shè)計涉及到的熱成像技術(shù)、傳感器技術(shù)都已經(jīng)發(fā)展成熟，實踐證明其具有很高的可靠性。同時，該系統(tǒng)從多個角度出發(fā)，充分考慮可能引發(fā)事故的各種因素，確保兒童不會被長時間單獨留在車內(nèi)，保證兒童的安全。關(guān)鍵詞

3、：報警器；單片機(jī)；紅外探測器；無線通信模塊The Design of Children Locked in A Car AlarmAbstractWith the rapid development of economy, the car has entered innumberable families.We are enjoying cars bring convenient at the same time can't ignore some security problems of the car. In recent years, due to some of the dri

4、ver's carelessness, get off after the children for a long time to forget in the car, to the child's physical and mental damage. This topic using AT89C51 single chip microcomputer as main control chip, when the driver out of the car door lock, application of passive infrared detectors automat

5、ically detect whether there are children in the car, if the car has children, with the wireless communication module to send alarm signal to the driver.In the design of this topic, I think although AT89C51 is the foundation of single chip microcomputer, but its function is very strong also, basic im

6、plementation of the work to be done. Passive infrared detector is based on the human body has a constant body temperature, temperature difference exists with the surrounding environment, the change of the difference by Fresnel lens has been detected by the pyroelectric sensor, thus the output alarm

7、signal. Passive infrared detectors use in the home guard against theft, etc.This design is mainly performed by the sensor module, a control circuit module and function module of three parts. This design involves the thermal imaging technology, sensor technology has been mature, practice shows that i

8、t has high reliability. At the same time, the system from multiple angles, fully considering the factors that may cause accidents, to ensure that the children will not be alone for a long time stay in the car, to ensure the safety of children.Key words: alarm; Single chip microcomputer; Infrared det

9、ector; Wireless communication module目錄 專心-專注-專業(yè)引 言從上世紀(jì)初，報警系統(tǒng)就已經(jīng)在稍具雛形。在北美，報警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠(yuǎn)一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠(yuǎn)程通信服務(wù)的電報公司加入到這個行業(yè)中，從而使得報警信息可以通達(dá)到更遠(yuǎn)的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當(dāng)然地成為報警通訊的主要手段。而此后自動撥號系統(tǒng)的出現(xiàn)以及電話普及到千家萬戶，更使得通過電話線報警的方式得到了前所未有的發(fā)展。從以上過程來看，報警

10、行業(yè)的發(fā)展是以工業(yè)技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的，只有具備良好的通信手段，才能夠把各地的報警信息匯聚到相應(yīng)的權(quán)威部門，然后由權(quán)威部門負(fù)責(zé)分配有限的警力來幫助到所有的社會個體。國內(nèi)外智能監(jiān)控報警技術(shù)發(fā)展已處于一個較高水平階段，從具有代表性的北美發(fā)展過程，可以清楚的看出世界智能報警技術(shù)的發(fā)展概況。近年來，越來越多的兒童家長反映，由于家長的疏忽，沒有安全意識的兒童被鎖在車內(nèi)而導(dǎo)致兒童窒息等事故頻發(fā)。國內(nèi)因鑰匙遺忘在車內(nèi)導(dǎo)致兒童被困的現(xiàn)象也常見報道。兒童如果被單獨鎖在車內(nèi)，一段時間后很有可能因為悶熱、窒息或被偷等原因?qū)е缕浒l(fā)生危險，甚至失去生命，對兒童的身心造成很大的傷害。所以要求駕駛員不要把兒童單獨留在車上。國內(nèi)

11、外廠家開始逐漸注意到這方面問題。有些廠家開始研制出鑰匙遺忘車內(nèi)提醒裝置，然而這并不能徹底解決兒童被困車內(nèi)的問題。本設(shè)計主要的部分是在車門鎖鎖住后，同時裝在車內(nèi)的被動式紅外探測器檢測車內(nèi)的情況，如果有兒童在車內(nèi)，傳感器將這些信號轉(zhuǎn)換為電信號通過輸入接口輸入到無線通信模塊，無線通信模塊根據(jù)此電信號判斷出車內(nèi)的狀態(tài)，啟動聲光報警器并給駕駛員發(fā)送報警信號。駕駛員意識到問題后，返回車內(nèi)將兒童救出，可以避免事故的發(fā)生。緒 論20世紀(jì)90年代以來，電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得電子信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)處理技術(shù)和汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有效的應(yīng)用于汽車報警技術(shù)，促進(jìn)了汽車自動檢測的技術(shù)和報警

12、技術(shù)的高度智能化、功能多樣化。現(xiàn)在有許多國家的汽車制造商研制出了比較先進(jìn)和實用性很強(qiáng)的汽車報警器，例如美國的鑰匙報警技術(shù)，德國的變密碼報警技術(shù)，澳大利亞的電子追蹤技術(shù)，中國方位遙控報警技術(shù)等等，這些都是當(dāng)今世界上比較流行的汽車報警技術(shù)。紅外線作為一種不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報警器大多數(shù)采用國外的先進(jìn)技術(shù),其功能也非常先進(jìn)。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器,也即是本文將研究的產(chǎn)品，還有紅外監(jiān)控?zé)o線報警器、超聲波防盜報警器、紅外線防盜報警器、高靈敏紅外報警器、觸摸式延時防盜報警器、 觸摸式防盜報警器、紅外報警器、 紅外線聲光報警器等。被動

13、式紅外報警器1975年國外已有商品投入市場,我國已經(jīng)早在七十年代中期開始研制。僅上海及江浙地區(qū)目前就有30多家廠商從事紅外報警器的開發(fā)與生產(chǎn)。如上海德福光電技術(shù)公司除了生產(chǎn)經(jīng)營主動式紅外報警器之外,還批量生產(chǎn)IA型被動式紅外報警器,年產(chǎn)量達(dá)8000套。上海環(huán)球紅外技術(shù)開發(fā)公司開發(fā)了方位視場大、結(jié)構(gòu)小巧的遙感開關(guān)式IRSS一180型被動式紅外報警器,公安部第三究研所較早就研制成功了主動式紅外報警器和被動式紅外報警器,1989年又推出了采用多光束菲涅爾透鏡與平面反射鏡系統(tǒng)的被動式紅外報警器的新產(chǎn)品。該產(chǎn)品消除了探測死角,經(jīng)公安部檢測中心測試,所檢項目全部符合國家標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)已投入批量生產(chǎn)。上海十家從事

14、紅外報警器的開發(fā)與生產(chǎn)的廠商,其年銷售量約占全國的40%,已經(jīng)成為我國紅外報警器的重要生產(chǎn)基地,而且功能和性能己接近國際上普及類商品水平，在用戶中享有良好的信譽。目前，市場上的兒童反鎖汽車內(nèi)報警器是國內(nèi)較為先進(jìn)的報警系統(tǒng)，報警器可以檢測當(dāng)汽車門鎖住后，如果汽車內(nèi)有兒童，便會報警，利用報警器給駕駛員發(fā)送報警信號。兒童反鎖汽車內(nèi)報警器屬于傳感器報警器。為了減少兒童反鎖汽車內(nèi)事故的發(fā)生，給孩子一個健康的環(huán)境，研制出一種簡單可靠，能夠檢測到兒童在汽車內(nèi)并且具有報警功能的裝置，具有重要意義。第1章 設(shè)計內(nèi)容1.1 課題背景隨著電子信息技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、人們生活水平的提高和安防意識的增強(qiáng)，迫切需

15、要價格低廉、運行可靠及智能化的自動報警系統(tǒng)應(yīng)用到報警系統(tǒng)中。報警系統(tǒng)通過各種傳感器實時采集現(xiàn)場的環(huán)境信息，通過無線的方式將信息傳輸給控制中心。目前世界智能化系統(tǒng)均向網(wǎng)絡(luò)化布線及總線制控制相結(jié)合的方向發(fā)展，無線通訊技術(shù)也成為了當(dāng)今的熱點技術(shù)。報警系統(tǒng)也不可避免地跟進(jìn)世界技術(shù)發(fā)展的潮流，在報警系統(tǒng)向遠(yuǎn)距離無線方向發(fā)展的過程中，報警系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。1.2 設(shè)計任務(wù)1. 自選一種單片機(jī)作為控制芯片。2. 比較選擇一種可用傳感器檢測兒童在車內(nèi)。3. 比較選擇一種無線通信方式用于接收發(fā)送的報警信號。4. 報警器可掛在汽車鑰匙上作為接收裝置。5. 如果兒童被遺忘在汽車?yán)锩?，在車門鎖上后，通

16、過無線的方式報警。1.3 題目評析 本課題設(shè)計的主要任務(wù)是單片機(jī)、紅外探測器、無線通信模塊的選取以及關(guān)于電路的設(shè)計。其中運用單片機(jī)作為主要控制芯片、以及信號的輸入和信號與電信號的轉(zhuǎn)換無線通信接收模塊較為困難。本課題設(shè)計的主要意義在于當(dāng)車門鎖死后可以檢測車內(nèi)是否有兒童，當(dāng)檢測到后會給駕駛員發(fā)送報警信號，避免兒童被長時間遺留在車內(nèi)發(fā)生的事故。第2章 系統(tǒng)總體方案2.1 方案選擇兒童被獨自留在車內(nèi)，原因有很多種可能，主要有一下三個方面：（1） 駕駛員粗心大意，下車時沒有發(fā)現(xiàn)或者忘記熟睡中的兒童（包括嬰兒）。該系統(tǒng)在駕駛員下車鎖門后自動啟動報警裝置，給駕駛員發(fā)送報警信號，提醒駕駛員車內(nèi)有人，避免事故的

17、發(fā)生。（2） 駕駛員存在僥幸的心理，認(rèn)為自己下車辦事很快就回來，將兒童單獨所在車內(nèi)，但是在這個過程中隨時都有可能發(fā)生危險，更有盜賊專門懸在這種時候偷車，所以兒童的處境就會變得十分危險。這時候就要求系統(tǒng)在設(shè)計的時候設(shè)定報警解除條件：車門被鎖時不允許車內(nèi)有人，駕駛員必須將兒童帶出車外才能解除報警。（3） 駕駛員在車外，車門自動落鎖，而車門鑰匙遺留在車內(nèi)。如果駕駛員不及時采取措施，車內(nèi)的兒童很可能因為車內(nèi)空氣憋悶而窒息。此種情況要求駕駛員發(fā)出指令，使車門自動打開。根據(jù)本課題設(shè)計的任務(wù)以及內(nèi)容，我選取了第一種情況作為設(shè)計的方案。該系統(tǒng)主要由傳感器模塊控制電路模塊以及功能執(zhí)行模塊三部分組成。其中主要涉及

18、車門鎖傳感器和被動式紅外探測器；控制電路主要由信息輸入、處理以及輸出三部分組成；功能執(zhí)行部分是給駕駛員發(fā)送報警信號。2.2方案論證（1） 車鎖狀態(tài)識別汽車車門鎖屬于汽車的基本配置，當(dāng)汽車行駛在途中時，為了車上人員的安全，有時候駕駛員也會給車門上鎖，這一情況是和駕駛員下車后用鑰匙鎖住車門不同的。本設(shè)計考慮當(dāng)駕駛員下車后用鑰匙鎖住車門的情況。鎖門基本上是當(dāng)駕駛員下車后自己鎖門的情況。安裝在車門鎖附近的車門鎖傳感器，檢測到車門被鎖時，發(fā)送信息給控制電路模塊，控制電路進(jìn)行下一步的工作。（2） 車內(nèi)兒童識別人體體表溫度歲年齡、環(huán)境等因素的不同而發(fā)生變化：嬰幼兒（0-14歲）溫度比成年人略高，正常體溫約為

19、37攝氏度左右；在駕駛員下車后，即車門鎖傳感器檢測到車門被鎖之后額一段時間內(nèi)，車內(nèi)溫度應(yīng)為人體舒適溫度，一般為18-25攝氏度。二者溫度有些差異，因此，車內(nèi)環(huán)境和車內(nèi)的人體會形成不同的溫度場。根據(jù)這一原理，安裝在車內(nèi)的被動式紅外探測器根據(jù)其熱成像技術(shù)采集到車內(nèi)環(huán)境（包括物體和人體）的紅外輻射，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳遞給車內(nèi)的控制電路；經(jīng)過分析，判斷出車內(nèi)是否有人體（兒童）存在。被動式紅外探測器由車門鎖信號觸發(fā)啟動。當(dāng)車門鎖傳感器檢測到車門被鎖時，產(chǎn)生信號，輸入到汽車的控制電路，控制電路發(fā)出指令，啟動紅外探測器。（3） 報警器紅外報警器分主動式和被動式兩種。主動式紅外線報警器，是報警器主動發(fā)出紅外線

20、，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報警器的探頭接收。如果探頭監(jiān)測到，紅外線是靜止不動的，也就是不斷發(fā)出紅線并且紅外線又不斷反彈回來的，那么報警器就不會報警。當(dāng)有會動的物體觸犯了這根看不見的紅線的時候，探頭就會檢測到有異常，就會報警。這時候需要考慮的情況就是當(dāng)兒童熟睡在車內(nèi)的時候，兒童并不會運動，根據(jù)主動式紅外報警器的原理，就不會有信號的產(chǎn)生，所以主動式紅外報警器不適合此設(shè)計。此設(shè)計根據(jù)被動式紅外報警器的原理：依靠被探測物體本身發(fā)射出的紅外線而工作，所以選用了被動式紅外探測器。當(dāng)控制電路通過一系列的分析，同時檢測到車門被鎖以及車門有人信息時，控制電路判定符合兒童被鎖車內(nèi)報警系統(tǒng)的工作條件；則發(fā)

21、出控制信號，啟動報警器部分。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得駕駛員對汽車性能的監(jiān)控更加智能化。駕駛員接收到報警信號后，返回汽車將車內(nèi)的兒童帶出，避免危險發(fā)生。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計本設(shè)計總體上需要解決的主要任務(wù)是要檢測車門鎖的狀態(tài)、車內(nèi)是否有兒童、把人體的紅外線能量轉(zhuǎn)換成電信號、用處理過的電信號觸發(fā)報警信號。該系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖3.2 硬件模塊的設(shè)計3.2.1 被動式紅外報警器的設(shè)計紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件，是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置

22、。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路。被動式紅外報警器具有價格便宜、設(shè)計合理、性能穩(wěn)定、元器件簡單、抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確報警等優(yōu)點。該報警器適用于室內(nèi)外各種場合的防盜、防火,可以晝夜監(jiān)測,可以長期連續(xù)工作。它可以完成武器庫、彈藥庫、儲備庫、金庫、機(jī)要檔案室、商店、展覽館、博物館、工廠車間等場合的保安工作。對于大型倉庫及分散場所,可同時采用多臺報警器聯(lián)合監(jiān)測方法確保完成保安工作。被動式紅外報警器的特點是:1.由于它依賴人體自身發(fā)出的自然輻射,因此具有良好的隱蔽性,不會被入侵者探知；2.采用優(yōu)質(zhì)雙光敏熱釋電探測器,

23、具有消除環(huán)境溫度變化的效應(yīng),從而防止誤報；3.探測器上加有濾光片,響應(yīng)峰值波長為人體輻射波長,對非人體輻射具有較好的抗干擾能力；4.該儀器無發(fā)射源,功耗低,交、直流兩用,可長距離傳輸報警信息；5.儀器電路有完好的射頻濾波及其它濾波等屏蔽措施,因此抗無線電干擾及雜波干擾能力強(qiáng)。其工作原理是根據(jù)電路無發(fā)射部分，僅僅由接受部分電路組成。它依靠被探測物體本身發(fā)射出的紅外線而工作。被動式紅外電路的一般性原理框圖如圖3-2所示。圖3-2 被動式紅外的原理框圖紅外傳感器把接收到的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號,放大及處理電路先對轉(zhuǎn)換后的微弱信號進(jìn)行放大,然后按某種方進(jìn)行處理。執(zhí)行電路對前面送來的信號進(jìn)行指示、記錄、顯示

24、或執(zhí)行一定的動作。本設(shè)計所用的被動式紅外傳感器采用了雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計電路如圖3-3所示, 在VCC電源端利用C1和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當(dāng)檢測到人體信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖3-3 被動式紅外傳感器原理圖被動式紅外傳感器其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 ，該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸

25、式檢測出物體放出的紅外線能量變化 ，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。被動式紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 ，該電阻阻抗高達(dá)104M，故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式，即源極跟隨器來完成阻抗變換。其由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片， 并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。被動式紅外傳感器主要工作參數(shù)：工作電壓：常用工作電壓范圍為3-15V

26、；工作波長：通常為7.5-14um；源極電壓：通常為0.4-1.1V，R約為47k；輸出信號電壓：通常大于2.0V；檢測距離：檢測距離約為6-10m；水平角度：約為120°。圖3-4為該電路的工作波形圖。當(dāng)未接收到紅外線時,IC1輸出Ua為低電平。由于V的跟隨作用,IC2輸入為低電平,其輸出Ub為高電平。此時IC3處于穩(wěn)態(tài),輸出Uc為低電平。當(dāng)紅外接收頭接收到紅外線后,IC1輸出Ua跳變?yōu)楦唠娖?IC2輸出Ub跳變?yōu)榈碗娖?此低電平觸發(fā)IC3電路,其輸出Uc立刻上跳為高電平。紅外線開關(guān)電路就是用此高電平去控制其它執(zhí)行電路動作的。紅外頭部分采用紅外傳感器KP2288和集成電路KC778

27、B構(gòu)成。IC2、IC3合用一塊雙極性NE556定時器。電源電壓VCC為4-12V,電壓越高,檢測距離越遠(yuǎn),可按需要選定。圖3-4 工作波形圖3.2.2 無線通信模塊的設(shè)計無線發(fā)射模塊采用FSK半雙工工作方式，自動過濾噪聲。具有自動避讓功能，避免同頻率同時發(fā)送而干擾，類似載波偵聽，工作穩(wěn)定可靠。模塊集成數(shù)據(jù)輸入天線信號發(fā)射輸出功能，可以在 300450 MHz 范圍內(nèi)定制，發(fā)射功率達(dá) 10mW，內(nèi)部設(shè)有鎖相環(huán)，最高接收數(shù)據(jù)速率可達(dá) 50Kbps，使用簡單，無需外加任何電路即可實現(xiàn)無線信號輸入到數(shù)據(jù)信號輸出。如下圖3-5聲音報警電路圖所示，用一個Speaker、繼電器、三極管和電阻接到單片機(jī)的TX

28、D引腳上，外接VCC，構(gòu)成報警電路，當(dāng)TXD引腳被置高電平后，系統(tǒng)開始報警。圖3-5 聲音報警電路圖3.2.3 單片機(jī)的設(shè)計單片機(jī)是一種芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和、/計數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時的4位、8位，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。目前滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的

29、網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。本設(shè)計選用了美國Intel公司生產(chǎn)的51單片機(jī)。51單片機(jī)是對所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的的統(tǒng)稱。該系列的始祖是Intel的8031單片機(jī)，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號是的AT89系列，它廣

30、泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。51單片機(jī)的主要功能如下： .8位CPU·4kbytes程序存儲器(ROM) ·128bytes的數(shù)據(jù)存儲器(RAM) ·32條I/O口線·111條指令，大部分為單字節(jié)指令·21個專用寄存器·2個可編程定時/計數(shù)器·5個中斷源，6個優(yōu)先級·一個全雙工串行通信口·外部數(shù)據(jù)存儲器為64kB·外部尋址空間為64kB·邏輯操作功能·雙列直插40PinDIP封裝·單一+5V電源供

31、電CPU:由運算和控制邏輯組成，同時還包括和部分外部特殊功能寄存器;RAM:用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù);ROM:用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格;I/O口:四個8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出T/C:兩個定時/記數(shù)器，既可以工作在定時模式，也可以工作在記數(shù)模式;五個的中斷;一個全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的I/O口，用于實現(xiàn)單片機(jī)之間或與微機(jī)之間的串行通信;片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，和需要外接。最佳振蕩頻率為6M-12M。將報警系統(tǒng)設(shè)計中所需要用到AT89C51單片機(jī)的引腳及其功能說明列出表格，以對報警系統(tǒng)設(shè)計有更好的了解與設(shè)計。如下

32、表3-1所示：表3-1 AT89C51單片機(jī)引腳分配引腳功能說明P1.0接收外接傳感器控制信號RESET復(fù)位P3.1（TXD）控制外接電路P3.2中斷VCC供電電壓GND接地3.2.4 放大電路的設(shè)計如下圖3-6放大電路圖所示。在電路中，當(dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體信號時，輸出一個微弱的低頻電信號，其大小僅1mV，頻率約為0.3Hz到3Hz，需要通過三極管放大至70dB-75dB。晶體管S9014是NPN三極管，其Ic靜態(tài)工作電流達(dá)100mA，放大倍數(shù)最大可達(dá)1000倍。R9可以給S9014提供靜態(tài)基極電壓。放大后的信號由C6耦合至反相器74LS04輸入端。74LS04反相器輸出的是TTL電平

33、，若探測器檢測到有信號輸入，輸出低電平，即邏輯信號0,經(jīng)51單片機(jī)處理，將產(chǎn)生報警。若無信號輸入，則持續(xù)輸出高電平，即邏輯信號1，經(jīng)51單片機(jī)處理，將不產(chǎn)生報警。圖3-6 放大電路圖3.2.5 時鐘電路的設(shè)計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。因為一個機(jī)器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機(jī)器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周為1/12us，故而一個機(jī)器周期為1us。如下圖3-7所示為時鐘電路圖。 圖3

34、-7 時鐘電路圖3.2.6復(fù)位電路的設(shè)計單片機(jī)在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。復(fù)位方法一般有上電復(fù)位和外部手動復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是復(fù)位時在單片機(jī)接通電源后，對單片機(jī)的復(fù)位。本次設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。如圖3-8復(fù)位電路圖所示，當(dāng)需要外部復(fù)位時，按下復(fù)位按鈕即可達(dá)到復(fù)位目的。圖3-8 復(fù)位電路圖 第4章 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)4.1 主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如圖4-1所示：圖4-1 系統(tǒng)流程圖4.2設(shè)計編程程序主程序如下：#include <reg52.h>typedef unsi

35、gned char uint8;typedef unsigned int uint16;sbit s1 =P10;sbit s3 =P32;sbit light=P30;sbit speaker=P31;sbit zhishi=P12;void baojing()uint8 counter; TMOD = 0x01;TH0 = 0xB8;TL0 = 0x00;TR0 = 1;while(s3) if(1 = TF0) TF0 = 0; TH0 = 0xB8;TL0 = 0x00; counter+; if(25 = counter) counter = 0; light = light;spe

36、aker=speaker; void zs() zhishi=s3;zhishi=s1; void fun() if(s1=0) baojing(); void main() zs(); fun();第5章 原理圖仿真5.1 Proteus 簡介 Proteus 的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點:1) 全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢；2) 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-23

37、2動態(tài)仿真、C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。3) 目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。4) 支持大量的存儲器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能強(qiáng)大，可仿真51、AVR、PIC。5.2 Keil 簡介單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的及其碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編。隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，

38、從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil 提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。5.3 系統(tǒng)仿真編寫的程序用Keil軟件編譯，采用protel繪制原理圖，最后通過Proteus軟件來進(jìn)行軟硬件聯(lián)機(jī)仿真。結(jié)論與展望本設(shè)計詳細(xì)的分析了兒童被鎖車內(nèi)的原因以及可能帶來的后果，同時，該系統(tǒng)從多個角度出發(fā)，充分考慮可能引發(fā)事故的各種因素，并且經(jīng)過一系列的分析和

39、選取設(shè)計出了一套基于單片機(jī)和被動式紅外探測器的報警系統(tǒng)，以解決兒童被誤鎖車內(nèi)可能引起的各類問題。通過本課題的設(shè)計，我明白了熱成像技術(shù)的原理是利用紅外探測器探測和接收目標(biāo)物體自身發(fā)射的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、電信號處理等手段將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像，該圖像既反映了目標(biāo)表面不同部位輻射紅外線的強(qiáng)弱，也表明了該部位溫度的高低。在設(shè)計的同時我也學(xué)習(xí)了單片機(jī)的有關(guān)內(nèi)容，解決了51單片機(jī)的片內(nèi)硬件基本結(jié)構(gòu)、引腳功能、存儲器結(jié)構(gòu)和I/O端口的結(jié)構(gòu)的連接和使用說明，以及有關(guān)特殊功能寄存器的基本知識和復(fù)位電路、時鐘電路的設(shè)計。通過設(shè)計電路把各個模塊聯(lián)系在一起，實現(xiàn)了報警器的基本功能?？傮w方案設(shè)計

40、基本正確可行，其主要功能得以實現(xiàn)，檢測車內(nèi)的情況準(zhǔn)確可靠，具有較強(qiáng)的抗干擾性能力，為將來系統(tǒng)產(chǎn)品化打下了良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計本課題的同時我也意識到了一些此設(shè)計不足的地方。輸出信號都是開關(guān)量，有無情況很容易識別，但由于信號線上受到空間電磁波的干擾，例如附近手機(jī)、電焊機(jī)等的工作，會導(dǎo)致誤報，因此，實際電路中，要考慮到對信號進(jìn)行特殊的處理，如在硬件上設(shè)置濾波電路，或采用比較器進(jìn)行處理。關(guān)于被動式紅外探測器電路可以設(shè)計聲光報警器，可以增加對駕駛員的提醒作用。另外，在無線通信模塊方面我選用了最簡單的信號的發(fā)送、接受提醒。在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的時代，實現(xiàn)汽車與手機(jī)聯(lián)網(wǎng)具有較高的價值，考慮到駕駛員可能注意不到

41、汽車發(fā)出的報警信號，系統(tǒng)可以設(shè)置短信提醒的功能，也就是給駕駛員的手機(jī)發(fā)送短信。這就要求將駕駛員的手機(jī)與車載電路控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)，在駕駛員離開駕駛位置后，仍能利用移動通信的技術(shù)將車內(nèi)狀態(tài)以手機(jī)短信的形式發(fā)送到駕駛員手機(jī)上，提示駕駛員車內(nèi)仍有兒童存在，以便其及時采取措施，將兒童帶出車外。這就要求車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得駕駛員對汽車性能的監(jiān)控更加智能化。此外，考慮到駕駛員收到短信后不能及時趕回車內(nèi)將兒童帶出來的情況，系統(tǒng)還可以設(shè)置短信開鎖的功能。由于啟動了聲光報警裝置，會將附近的人或者警察吸引過來；駕駛員收到短信后意識到問題的嚴(yán)重性，若不能及時趕回，可回復(fù)指定內(nèi)容或者代碼的短信。當(dāng)系統(tǒng)收到此短信，根據(jù)提前

42、設(shè)置的功能，可以自動開啟車門，以便警方或者他人及時將兒童帶出車外，這樣使事故的發(fā)生概率降到最低化。兒童反鎖汽車內(nèi)報警器具有很高的實用價值。在汽車如此繁多的今天，設(shè)計甚至制造出一套具有與汽車聯(lián)網(wǎng)功能的報警器會有很大的市場。在日常工作和生活中,汽車已成為人們理想的交通工具。但隨之而來的交通事故也逐漸增多,造成了人員傷亡及經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)的損失。為了減少汽車事故的發(fā)生率,給擁有汽車的用戶提供安全感,研制一種簡單可靠、操作方便,能自動檢測汽車各部分狀況,發(fā)現(xiàn)不正常情況能給駕駛員發(fā)出報警提醒和防盜警報的安全系統(tǒng)具有實際意義。致謝經(jīng)過一段時間的收集資料查找有關(guān)書籍，下載軟件等方面的準(zhǔn)備工作，開始著手系統(tǒng)的設(shè)計。在本次的設(shè)計中，要特別感謝指導(dǎo)老師郎璐紅老師。郎老師在此次的設(shè)計方面給予了我很大的幫助。在查找資料和有關(guān)書籍的時候，郎老師給我推薦了幾本非常有用的書，在經(jīng)過閱讀之后才有一點思緒。其次，在設(shè)計的期間碰到一些不明白的問題，老師也都耐心的一一解答。在設(shè)計過程中，老師每周都會檢查我們的進(jìn)展情況，督促我們按時完成設(shè)計。如果沒有